CHƯƠNG 7 CHỌN KIỂU LOẠI VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TUABIN
7.1. Vấn đề tiêu chuẩn hóa tuabin
Do tính đa dạng của nguồn thuỷ năng thiên nhiên, nên các tổ hợp cột nước H và lưu lượng Q ở các trạm TĐ không như nhau, và đòi hỏi cần có nhiều kiểu, loại tuabin khác nhau. Điều đó không có nghĩa là mỗi TTĐ nhất thiết phải thiết kế ra loại tuabin riêng biệt. Những thành tựu nghiên cứu lí thuyết tương tự và mô hình hoá tuabin trong những năm gần đây đã tìm được những kiểu tuabin có chất lượng tốt đáp ứng đầy đủ các yêu cầu xây dựng thủy điện. Để giảm nhẹ công việc tính toán và chế tạo, các đơn vị thiết kế, chế tạo và sử dụng tuabin đều dùng những tài liệu thống nhất về các kiểu tuabin đã được quy cách hoá và tiêu chuẩn hoá. Đó là danh mục tuabin hoặc gam tuabin.
Hiện nay ở nước ta chưa có gam tuabin, nên tạm dùng gam tuabin của Liên Xô cũ (LB Nga). Trong danh mục tuabin, người ta chia phạm vi cột nước thường gặp (H = 3 ( 500m) trong tự nhiên ra từng phạm vi cột nước nhỏ, và đề nghị sử dụng một số kiểu BXCT ít nhất đã được tiêu chuẩn hoá trong phạm vi cột nước nhỏ nói trên. Gam tuabin cỡ lớn đang dùng hiện nay ở Liên Xô dùng cho tuabin tâm trục và cánh quay trục đứng là do nhà máy kim loại Lêningrat đề xuất năm 1962 (BH235 - 61), còn gam tuabin phản kích cỡ vừa và nhỏ do Viện nghiên cứu máy thủy lực Liên Xô đề xuất năm 1953.
ở Liên Xô không có gam tuabin xung kích thống nhất. Gam tuabin bao gồm các nội dung chính như cách kí hiệu tuabin, các biểu đồ và các bảng ghi các đặc tính kỹ thuật, các đường đặc tính của tuabin.
Biểu đồ phạm vi sử dụng của các kiểu tuabin biểu thị bằng toạ độ lgH và lgN (trong đó trục tung - lgN và trục hoành – lgH). Trên biểu đồ phạm vi sử dụng của mỗi kiểu bánh xe công tác là một hình bình hành giới hạn bởi cột nước Hmin, Hmax và công suất Nmin, Nmax. Giới hạn công suất của mỗi kiểu BXCT được xác định bởi đường kính BXCT D1max và D1min thích hợp.
Dùng biểu đồ này cho phép chọn được kiểu bánh xe công tác thích hợp với cột nước và công suất đã cho.
Những giới hạn phạm vi sử dụng của các hệ và kiểu BXCT theo cột nước được xác định có tính chất sơ bộ, xuất phát từ chiều cao hút HS cho phép theo quan điểm kinh tế và điều kiện độ bền cơ học của cánh BXCT.
Đồng thời, mỗi kiểu BXCT còn có một biểu đồ riêng của nó (đôi khi gọi là biểu đồ sản phẩm) cũng được xây dựng trên hệ toạ độ lgH và lgN, dùng biểu đồ này có thể chọn một cách sơ bộ đường kính, số vòng quay và chiều cao hút Hs của tuabin (ở chương trước đã trình bày).
Danh mục tuabin phản kích trục đứng cỡ lớn của Liên Xô dùng hiện nay gồm có 9 kiểu BXCT tuabin cánh quay và 8 kiểu BXCT tuabin tâm trục. Các thông số thủy lực và các thông số kết cấu của các kiểu tuabin nói trên đều được ghi rõ trong danh mục tuabin (bảng 5.1 và bảng 5.2); trong đó có một vài kiểu BXCT tuy chưa được dùng
trong thực tế nhưng qua sự phân tích các chỉ tiêu năng lượng và khí thực cho thấy có nhiều ưu điểm tốt có thể đưa vào sản xuất được.
Đặc trưng cơ bản của tuabin được kí hiệu bởi một số chữ viết và chữ số và được sắp xếp theo một thứ tự nhất định gọi là nhãn tuabin. Nhãn hiệu của tuabin thể hiện 3 nội dung chính sau và được phân biệt bởi dấu "-" kiểu tuabin - phương thức bố trí tuabin - kích thước đặc trưng của tuabin.
Hình 7.1a: Biểu đồ phạm vi sử dụng của các kiểu tuabin loại lớn.
Kiểu tuabin: Kiểu tuabin chỉ hệ tuabin và kiểu BXCT. Hệ tuabin được kí hiệu bởi chữ đầu (viết tắt) của các hệ tuabin (theo kí hiệu của Liên Xô):
Cánh quay: CQ (Л (kí hiệu cũ: K) Tâm trục: TT - PO (kí hiệu cũ: Ф) Cánh quạt: CQq
Gáo: K (KB);
Cánh chéo (Д(Л).
Hai hệ tuabin đầu có trong danh mục tuabin cỡ lớn của Liên Xô.
Tiếp theo phần chữ viết là cột nước lớn nhất của kiểu BXCT đó (viết ở tử số) và số hiệu mẫu thí nghiệm (viết ở mẫu số).
Phương thức bố trí tuabin - chỉ vị trí trục tuabin, trong đó: trục đứng (B), trục ngang (Γ) và kiểu buồng tuabin như sau:
Hình 7.2: Biểu đồ phạm vi sử dụng của mỗi kiểu tuabin.
Buồng xoắn kim loại: M Buồng xoắn bê tông: Б Buồng hở: O Buồng chính diện: Ф
Trong các kí hiệu của Liên Xô gần đây, người ta chỉ quy định vị trí trục tuabin mà không có kí hiệu kiểu buồng tuabin.
Kích thước đặc trưng: Chỉ đường kính tiêu chuẩn của BXCT với đơn vị là (cm).
Ví dụ: Kí hiệu (Л30/587 - BБ – 500 có nghĩa là tuabin cánh quay với cột nước lớn nhất Hmax = 30m, số hiệu mẫu thí nghiệm 587, trục đứng, buồng xoắn bê tông, đường kính BXCT D1 = 500cm.
Đối với tuabin xung kích chưa có kí hiệu thống nhất nên ở đây chỉ giới thiệu cách kí hiệu tuabin gáo dùng trước đây ở Liên Xô.
Nhãn hiệu tuabin gáo gồm hai phần và liên hệ bởi dấu “–“.
Phần thứ nhất chỉ:hệ tuabin gáo (KB): vị trí trục tuabin (giống các ký hiệu của tuabin phản kích) và đường kính tiêu chuẩn BXCT (D1) với đơn vị là (cm). Nếu mỗi trục có lắp BXCT thì thêm vào sau đường kính D1 số lượng BXCT trên mỗi trục.
Phần thứ hai: chỉ đường kính dòng tia (mm) và số vòi phun trên mỗi BXCT.
Chẳng hạn: KBΓ 125 x 1 – 140 x 2 có nghĩa là tuabin gáo; trục ngang; đường kính D1
= 125, một BXCT; đường kính dòng tia 140mm và có hai vòi phun lắp trên BXCT.
Hình 7.3: Kích thước cơ bản của tuabin phản kích